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2024.10.09

工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響

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  工藝系統(tǒng)熱變形對(duì)加工精度的影響

  1. 機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響

  機(jī)床在加工過程中,在內(nèi)外熱源的影響下,各部分溫度將發(fā)生變化。由于熱源分布得不均勻和機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形,破壞了機(jī)床的幾何精度,從而影響工件的加工精度。機(jī)床的熱變形,最主要的是主軸箱部件、床身導(dǎo)軌以及兩者相對(duì)位置等方面的熱變形對(duì)加工精度的影響最大。

  對(duì)于大型機(jī)床,如導(dǎo)軌磨床、外圓磨床、龍門式機(jī)床等長(zhǎng)形床身部件,其溫差影響是很顯著的。另外,立柱和床鞍的位置也因床身的熱變形而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。常見機(jī)床的熱變形趨勢(shì)如圖所示。

  2. 工件熱變形對(duì)加工精度的影響

  工件主要受切削熱影響而產(chǎn)生變形,對(duì)于大型工件或精密工件,外部熱源也不可忽視,由于加工方法不同,不同的工件材料、結(jié)構(gòu)和尺寸、工件的受熱變形也不相同。

  1) 工件均勻受熱。在車削、磨削軸、套、盤類零件的內(nèi)、外圓中,當(dāng)采用兩頂尖裝夾方法時(shí),對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件受熱后伸長(zhǎng)量較大,受到頂尖的阻礙會(huì)出現(xiàn)壓桿失穩(wěn)的現(xiàn)象,這不但會(huì)使工件彎曲產(chǎn)生較大的誤差,還有工件被甩出的隱患。這時(shí)宜采用彈性頂尖,或經(jīng)常松開頂尖,以調(diào)整對(duì)工件的壓力。

  工件受熱變形對(duì)粗加工似乎影響不大,但在數(shù)控機(jī)床上加工工件時(shí),會(huì)給后續(xù)的加工工序帶來影響。如工件沒有充分冷卻就進(jìn)行精加工,則使冷卻后測(cè)量的實(shí)際尺寸超差。

  工件受熱變形對(duì)精加工的影響較突出,特別是細(xì)長(zhǎng)、高精度工件。例如磨削長(zhǎng)度為3m的絲杠,一次走刀后工件溫度升高3℃,則絲杠伸長(zhǎng)量為0.1mm。

  2) 工件不均勻受熱。如銑、刨、磨平面時(shí),工件單面受熱,上、下兩面的溫度差使工件拱起,凸出部分隨即被切(磨)去。而工件冷卻后變形恢復(fù),使工件出現(xiàn)中凹的形狀誤差。

  3. 刀具熱變形對(duì)加工精度的影響

  刀具的熱變形引起的加工誤差。刀具的受熱變形主要是由切削熱引起的。雖然大部分的切削熱都被切屑所帶走,傳給刀具的熱量并不多,但因刀具體積小,熱容量也小,而熱量又集中,所以刀具切削表面通常會(huì)達(dá)到很高的溫度。如高速鋼車刀的切削刃部分溫度可達(dá)到700℃左右,其受熱伸長(zhǎng)量可達(dá)0.03~0.05mm。因此,刀具的受熱變形不可忽視。

  連續(xù)切削時(shí),刀具的受熱變形開始時(shí)比較快,隨后變得較緩慢,經(jīng)過不長(zhǎng)的時(shí)間便趨于熱平衡狀態(tài)。間斷切削時(shí),由于刀具有短時(shí)間的冷卻,故其受熱變形量比連續(xù)切削時(shí)要小一些,但其熱變形的量不穩(wěn)定,時(shí)大時(shí)小。

  為了減小工件、刀具的受熱變形,可通過合理選擇刀具角度、切削用量,并使粗、精加工分開,采用切削液等方法降低切削熱,保證加工精度。


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